发现致病真菌使用的常见“武器”可以帮助设计出更有弹性的粮食作物

澳大利亚国立大学（ANU）的研究人员与德国和美国的科学家合作，发现了许多致病真菌用来感染和破坏水稻和玉米等主要粮食作物主食的强大“武器”，这可能为加强全球粮食安全提供新的策略

与人类一样，许多真菌依赖植物作为食物来源。这影响了粮食作物的产量。据估计，农民每年因真菌病损失10%至23%的作物

全球研究小组发现，一种名为“NUDIX水解酶”的酶被许多真菌病原体用作在植物中引起疾病的武器。研究结果发表在《科学》杂志上

通过揭示这种酶在感染植物中的作用，研究人员相信他们可以设计出更具弹性的水稻作物以及其他水果和蔬菜作物，从而保护自己免受疾病侵害

这些发现可能有助于加强大米和玉米为主要大宗商品的国家的粮食安全。根据美国农业部的数据，大米是世界上一半以上人口的主要主食

主要作者Carl McCombe博士在澳大利亚国立大学攻读博士学位期间完成了这项工作，他说这种致病酶可以渗透植物细胞，攻击参与感知磷酸盐的关键信号分子，磷酸盐是植物生存所必需的重要营养素

他说，这种酶“劫持”了关键的分子途径，并诱使植物认为它缺乏磷酸盐，从而在植物中激活了类似饥饿的反应。这使得病原体能够逃避免疫系统的自然防御机制，并在作物中引起疾病

“通过与澳大利亚核科学技术组织的同事合作，我们能够使用一种名为X射线晶体学的技术详细揭示酶的结构，”McCombe博士说，他现在是加州理工学院（Caltech）的博士后研究员

“了解这种酶的外观，让我们对病原体如何利用它攻击植物有了关键的了解。”

领导澳大利亚国立大学研究小组对这项工作的副教授西蒙·威廉姆斯说，除了用涡轮增压的免疫系统改造新作物外，这些研究结果还可以帮助科学家发现新的方法来抑制酶的“劫持效应”，类似于像电灯开关一样打开和关闭它

威廉姆斯副教授说：“我们的大部分工作都集中在导致稻瘟病的病原真菌稻瘟病菌上。水稻是一种至关重要的主食，稻瘟病造成的损失每年可以养活6000万人。”

“我们的研究还表明，NUDIX水解酶被许多不同的真菌用作‘武器’，包括那些在水果、蔬菜和种子作物中引起炭疽病的真菌。这些疾病会影响芒果、甜瓜、玉米和鹰嘴豆等食物的作物生产，而这些食物是澳大利亚人每天都喜欢的。

”这表明我们的工作也对保护其他重要的水果和蔬菜主食有意义。“

威廉姆斯副教授表示，这些发现为制定新的疾病管理策略提供了路线图。

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More information: Carl L. McCombe et al, Plant pathogenic fungi hijack phosphate signaling with conserved enzymatic effectors, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adl5764. www.science.org/doi/10.1126/science.adl5764

Journal information: Science

Provided by Australian National University